[发明专利]用于堆肥过程中的固氮菌的筛选方法和应用

说明书

本发明涉及一种用于堆肥过程中的固氮菌的筛选方法和应用，可以快速、简单、有效地筛选出堆肥过程中的优势菌群，尤其是固氮菌优势种群，大大降低优势菌群筛选工作量，大幅提高筛选成功率，在筛选出优势固氮菌后，对其进行分离和鉴定。本发明的筛选方法，包括步骤：(1)测定堆肥过程中的不同阶段氮素损失；(2)通过冗余分析，建立堆肥不同阶段优势微生物种群和氮素损失之间的相关关系。本发明以冗余分析为指导，以堆肥过程优势种群中大量存在的固氮菌作为定向目标的筛选，解决以前固氮菌筛选受采样和缺乏目标，“大海捞针”似的筛选方法带来的工作量大，成功率保障低等方面的缺陷。

技术领域

本发明涉及生物农业技术领域，尤其是涉及一种用于堆肥过程中的固氮菌的筛选方法和应用。

背景技术

堆肥是指在人工控制下，在一定的水分、C/N比和通风条件下通过微生物的发酵作用，将废弃有机物转变为肥料的过程。通过堆肥化过程，有机物由不稳定状态转变为稳定的腐殖质物质，其堆肥产品不含病原菌，不含杂草种子，而且无臭无蝇，可以安全处理和保存，是一种良好的土壤改良剂和有机肥料。堆肥的原料是城乡大量产生的有机固体废弃物，包括农村养殖粪便、作物秸秆、厨余垃圾、市政生活污泥、糖厂药厂废渣等。堆肥是一个生物学过程，在这一过程中，涉及的微生物数目巨大，种类繁多，不同的微生物可利用不同的碳源，每一类微生物都需要适合自身生长繁殖的环境条件，并且对某一种或某一类特定的有机物的分解起作用。堆肥过程中参与的微生物主要有：细菌、放线菌和真菌(包括霉菌和酵母菌)。堆肥化过程是一个微生物生态群落消长演替的过程，在这一过程中，随着温度、pH等环境条件的变化，微生物种群数量也会发生变化，并在不同的发酵阶段形成各异的优势菌群，从而对不同的有机物进行分解消化。不同的微生物生长繁殖过程中对需要的营养物质有其特殊的偏好，对碳氮的降解和转化产物存在显著差异，从而显著影响堆肥的质量和养分的损失。运用高通量测序技术分析样品中微生物种群的变化情况，已经成为目前微生物研究领域的热点问题之一。但目前关于堆肥中微生物多样性的研究也仅限于了解堆肥过程中的优势种群，关于如何提高堆肥质量，减少堆肥过程中养分的损失，特别是氮素的损失研究较少；特别是堆肥不同阶段的优势微生物种群和氮素损失之间的关系尚不明确。因此，如何通过调控堆肥过程中优势微生物种群减少堆肥氮素损失尚未有先例。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种用于堆肥过程中的固氮菌的筛选方法和应用，可以快速、简单、有效地筛选出堆肥过程中的优势菌群，尤其是固氮菌优势种群，培养和筛选堆肥中固氮菌，在筛选出优势固氮菌后，对其进行分离和鉴定。

本发明通过大量实验发现不同原料和不同碳氮配比的堆肥材料在堆肥过程中氮素的损失和优势微生物种群具有显著差异，而通过优势种群和氮素损失的冗余分析发现，氮素损失较少的堆肥材料在堆肥过程中存在大量的固氮菌，而氮素损失较多的堆肥材料在堆肥过程中存在大量的反硝化细菌。由此，本发明提出一种用于堆肥过程中的固氮菌的筛选方法，所述方法包括步骤：

(1)测定堆肥过程中的不同阶段氮素损失率和累积氮素损失率；

(2)通过冗余分析，建立不同阶段优势微生物种群和氮素损失之间的相关关系。

本发明以冗余分析为指导，以堆肥过程优势种群中大量存在的固氮菌作为定向目标的筛选，解决以前固氮菌筛选受采样(不确定样品中是否存在固氮菌)和缺乏目标(样品中存在什么样的固氮菌)，“大海捞针”似的筛选方法带来的工作量大，成功率保障低等方面的缺陷。